Método y aparato para la detección electromagnética para su uso en la fabricación de una lámina fibrosa.

Un método de medición de al menos un parámetro de una lámina fibrosa (70),

que comprende:

dirigir un h 5 az de radiación electromagnética hacia la lámina fibrosa;

hacer pasar el haz de radiación electromagnética a través de la lámina fibrosa, donde la radiaciónelectromagnética que emerge desde la lámina fibrosa comprende radiación electromagnética directamentetransmitida, que constituye radiación electromagnética que se transmite sustancialmente de manera directa através de la lámina fibrosa, y radiación electromagnética dispersa que constituye radiación electromagnéticadispersada por la interacción con la lámina fibrosa;

recoger la radiación electromagnética dispersa;

detectar la radiación electromagnética dispersa recogida; y

generar señales eléctricas que representan la radiación dispersa recogida;

caracterizado por:

seleccionar longitudes de onda para la radiación electromagnética por medio de un dispositivo (56) deselección de longitudes de onda, donde la gama de longitudes de onda del dispositivo de selección delongitudes de onda incluye la gama cercana al infrarrojo (NIR) de 1 - 2,5 μm, y se extiende más allá dela gama NIR hacia la gama media de infrarrojos (MIR) de 2,5 - 5 μm, y donde el paso de selecciónincluye la selección de una longitud de onda en la gama media de infrarrojos (MIR) de 2,5 - 5 μm; ydiferenciar dicha radiación electromagnética que emerge de la lámina fibrosa entre dicha radiaciónelectromagnética directamente transmitida y dicha radiación electromagnética dispersa, por medio deun elemento (72) de separación interpuesto en el camino de la radiación electromagnéticadirectamente transmitida que emerge de la lámina fibrosa, para crear un halo de radiaciónelectromagnética dispersa, y donde dicho paso de recogida comprende recoger la radiaciónelectromagnética dispersa en dicho halo de radiación electromagnética dispersa.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07253181.

Solicitante: NDC INFRARED ENGINEERING LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: Bates Road Maldon, Essex CM9 5FA REINO UNIDO.

Inventor/es: JONES,PHILIP COLEMAN, HARTELL,ANTHONY DOUGLAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01N21/35 FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 21/00 Investigación o análisis de los materiales por la utilización de medios ópticos, es decir, utilizando rayos infrarrojos, visibles o ultravioletas (G01N 3/00 - G01N 19/00 tienen prioridad). › utilizando luz infrarroja (G01N 21/39 tiene prioridad).
  • G01N21/47 G01N 21/00 […] › Dispersión, es decir, reflexión difusa (G01N 21/25, G01N 21/41 tienen prioridad).
  • G01N21/86 G01N 21/00 […] › Análisis de hojas móviles (G01N 21/89 tiene prioridad).
  • G01N21/89 G01N 21/00 […] › en un material móvil, p. ej. del papel, de tejidos (G01N 21/90, G01N 21/91, G01N 21/94 tienen prioridad).

PDF original: ES-2419165_T3.pdf

 

Método y aparato para la detección electromagnética para su uso en la fabricación de una lámina fibrosa.

Fragmento de la descripción:

Método y aparato para la detección electromagnética para su uso en la fabricación de una lámina fibrosa.

La presente invención está relacionada con un método y un aparato para la detección electromagnética, particularmente con tal método y aparato para uso en la medición de al menos un parámetro de una lámina fibrosa durante la fabricación.

La invención tiene particular aplicación en la fabricación de láminas fibrosas, tales como el papel o el material laminar no tejido, para uso en las industrias médicas e higiénicas. En particular, la invención puede ser empleada para la medición en línea de un parámetro, por ejemplo el contenido de humedad y/o el gramaje, de una lámina fibrosa para proporcionar una salida de control, por ejemplo, para un proceso o control de calidad, durante la fabricación de la lámina.

La invención, al menos en su forma preferida descrita a continuación, emplea técnicas y detectores de medición por infrarrojos en la fabricación de láminas fibrosas.

En la memoria, el término “parámetro” se utiliza para indicar la propiedad (contenido de humedad, espesor, gramaje, etc.) que se está midiendo, el término “muestra” se utiliza para indicar la parte del objeto (substrato, hoja, lámina, etc.) presentado al indicador de medición para medir, y el término “lámina fibrosa” cubre todas las formas de material laminar que comprenda fibras compactadas conjuntamente, incluyendo el papel y los materiales no tejidos.

Se ha empleado anteriormente una diversidad de indicadores de medición en las industrias del papel y de los notejidos, en procesos para fabricar continuamente lámina fibrosa, con el fin de detectar diversos parámetros de la lámina. Por ejemplo, es extremadamente importante conocer el peso por unidad de superficie de la lámina fibrosa cuando se produce, ya que la densidad o gramaje de la lámina puede tener una estrecha correlación con su resistencia final a la tensión, la resistencia a reventar y la transmitancia del agua. También es extremadamente importante en estas industrias supervisar el contenido de humedad de la lámina cuando se está tratando, con el fin de asegurar la eficiencia del secado y la esterilidad del producto acabado.

Sin embargo, las técnicas existentes en estas industrias para medir el gramaje y el contenido de humedad, incluyendo las que emplean la espectroscopia por absorción de infrarrojos, han demostrado ser hasta ahora insatisfactorias. La interacción de la luz con las pequeñas fibras y huecos de la lámina fibrosa es muy compleja, y esto puede originar serios problemas de medición, particularmente en el caso de láminas de poco peso que tienen típicamente un peso en la gama de 8 - 20 gsm y un tamaño de fibra de 10 - 20 µm. Por ejemplo, la luz que incide en la lámina en la región de los huecos, tenderá a pasar a través de la lámina con poca o ninguna interacción, de manera que el detector de medición capta solamente una débil señal de absorción desde la lámina objetivo. Y en la región de las fibras, la luz que incide sobre la lámina interactúa fuertemente con las fibras y se dispersa, y puede ser desviada a menudo alejándose del detector de medición al mismo tiempo.

Además, la inclusión entre las señales de la medición obtenidas a partir de la luz que pasa recta a través de los huecos, y las señales obtenidas a partir de la luz dispersa que se aleja del detector de medición, distorsiona significativamente las mediciones obtenidas y, en algunos casos, puede dar como resultado la generación de un diseño característico de absorción espectral totalmente impreciso. Tales problemas son particularmente acusados en el caso de materiales ligeros, en los que la proporción de huecos a masa fibrosa es mucho mayor.

Hasta ahora, no se ha encontrado un indicador de medición satisfactorio para medir parámetros de material laminar fibroso ligero.

En otras industrias, los indicadores por absorción de infrarrojos son muy conocidos, y se utilizan para medir diversos constituyentes o parámetros de muestras o substratos, tales como el contenido de humedad de la muestra, el espesor o peso del recubrimiento de una película sobre una capa base o substrato, o el espesor o peso base de la muestra.

Los indicadores por absorción de infrarrojos funcionan convencionalmente proyectando una radiación de infrarrojos en dos o más longitudes de onda sobre una muestra, y midiendo la intensidad de la radiación reflejada, transmitida o dispersada por la muestra. Se procesan señales proporcionales a la intensidad medida para proporcionar un valor del parámetro que se está midiendo. Al menos una de las dos o más longitudes de onda proyectadas por el indicador se elige de manera que sea absorbida por el parámetro de interés, mientras que al menos la otra longitud de onda se elige de manera que no sea sustancialmente afectada por el parámetro de interés. Por ejemplo, cuando se mide la cantidad de agua en una muestra, una de las longitudes de onda (la “longitud de onda de la medición”) puede ser elegida como la longitud de onda de absorción del agua (ya sea 1, 45 micrometros (micras) o bien 1, 94 micrometros (micras) ) y la otra longitud de onda (conocida como “longitud de onda de referencia”) se elige de manera que no sea significativamente absorbida por el agua.

Generalmente, los indicadores incluyen una fuente de radiación de infrarrojos que tienen un espectro de emisión predeterminado, y un detector para recibir la radiación reflejada, transmitida o dispersada por la muestra; se colocan filtros entre la fuente y la muestra para exponer la muestra solamente a la medición deseada y a las longitudes de onda de referencia; en este caso, se expone la muestra sucesivamente a la radiación en longitudes de onda elegidas, por ejemplo, colocando filtros apropiados sobre una rueda giratoria frente a la fuente de radiación. Alternativamente, se puede colocar una rueda de filtros entre la muestra y el detector, y colocar cada filtro sucesivamente interpuesto entre la muestra y el detector.

El detector mide la intensidad de la luz tras la interacción con la muestra, y produce una señal de acuerdo con la intensidad de la radiación que incide sobre ella. En el caso más simple, calculando la relación entre la señal del detector cuando recibe luz en la longitud de onda de la medición y la señal del detector cuando recibe luz en la longitud de onda de referencia, se puede obtener una señal de medición que proporciona una medida del parámetro en cuestión, por ejemplo, la cantidad de humedad de la muestra. A menudo, se utilizan varias longitudes de onda de medición y/o varias longitudes de onda de referencia, y las señales de las longitudes de onda de medición y de las longitudes de onda de referencia se utilizan para calcular el parámetro en cuestión.

Tales indicadores de absorción de infrarrojos han sido propuestos para ser usados en la fabricación de láminas fibrosas, pero solamente con un éxito parcial y solamente en el caso de materiales de peso medio y pesado.

El documento US 2004/0042011 concierne a un método y un dispositivo para determinar de manera no invasiva la densidad aparente y la uniformidad del material laminar, que puede incluir el papel, haciendo pasar la luz desde un mecanismo de iluminación a través de la lámina, y recogiendo la luz de para la medida en un colector-detector de luz. El mecanismo de iluminación comprende una fuente de luz, un elemento de colimación de la luz, y una unidad de control. La luz recogida por el colector-detector de luz incluye tanto la luz dispersa como la luz transmitida, siendo captada la luz dispersa por medio de un espejo plano, un espejo parabólico y un primer, segundo y tercer sensores electro-ópticos, mientras que la luz transmitida se recoge por medio de un cuarto sensor electro-óptico. Las señales de los sensores son procesadas después para determinar los parámetros en cuestión.

El documento WO 03/087814 está relacionado con un método y un aparato para medir la cantidad de recubrimiento sobre una lámina de papel, en el cual se emplea la medición de la luz reflejada. Como se ha descrito antes, una fuente de radiación, que puede ser una lámpara de halógeno, dirige un haz de infrarrojos a través de una primera lente hacia un seccionador, y después a través de una segunda lente hacia la lámina. Tras la reflexión, la luz de infrarrojos se recoge y se filtra antes de ser aplicada a detectores para proporcionar señales de detección para el proceso.

El documento US2001/0028459 divulga un método para medir propiedades del papel y/o una placa sobre una lámina móvil. El método emplea la espectroscopia por infrarrojos y una serie de pasos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de medición de al menos un parámetro de una lámina fibrosa (70) , que comprende:

dirigir un haz de radiación electromagnética hacia la lámina fibrosa; hacer pasar el haz de radiación electromagnética a través de la lámina fibrosa, donde la radiación electromagnética que emerge desde la lámina fibrosa comprende radiación electromagnética directamente transmitida, que constituye radiación electromagnética que se transmite sustancialmente de manera directa a través de la lámina fibrosa, y radiación electromagnética dispersa que constituye radiación electromagnética dispersada por la interacción con la lámina fibrosa; recoger la radiación electromagnética dispersa; detectar la radiación electromagnética dispersa recogida; y generar señales eléctricas que representan la radiación dispersa recogida;

caracterizado por:

seleccionar longitudes de onda para la radiación electromagnética por medio de un dispositivo (56) de selección de longitudes de onda, donde la gama de longitudes de onda del dispositivo de selección de longitudes de onda incluye la gama cercana al infrarrojo (NIR) de 1 - 2, 5 µm, y se extiende más allá de la gama NIR hacia la gama media de infrarrojos (MIR) de 2, 5 - 5 µm, y donde el paso de selección incluye la selección de una longitud de onda en la gama media de infrarrojos (MIR) de 2, 5 - 5 µm; y diferenciar dicha radiación electromagnética que emerge de la lámina fibrosa entre dicha radiación electromagnética directamente transmitida y dicha radiación electromagnética dispersa, por medio de un elemento (72) de separación interpuesto en el camino de la radiación electromagnética directamente transmitida que emerge de la lámina fibrosa, para crear un halo de radiación electromagnética dispersa, y donde dicho paso de recogida comprende recoger la radiación electromagnética dispersa en dicho halo de radiación electromagnética dispersa.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que el paso de selección incluye seleccionar al menos una longitud de onda en la gama NIR y al menos una longitud de onda en la gama MIR.

3. Un método según la reivindicación 1 o 2, que comprende además detectar la radiación electromagnética directamente transmitida.

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además definir un eje de transmisión directa a través de la lámina fibrosa y dirigir la luz que ha de ser detectada alejándola del eje de transmisión directa para su detección.

5. Un método según cualquier reivindicación precedente, que comprende además la recogida y la detección de la radiación electromagnética que ha sido reflejada y dispersada por la lámina fibrosa.

6. Un método según cualquier reivindicación precedente, que comprende además seleccionar diversas bandas de longitudes de onda discretas por medio del dispositivo de selección de longitudes de onda, recoger y detectar dicha radiación electromagnética dispersada en dichas bandas de frecuencia discretas, y procesar las señales obtenidas de dicha detección en dichas diversas bandas de frecuencia discretas, para determinar dicho al menos un parámetro.

7. Un método según cualquier reivindicación precedente, empleado para la medición en línea de al menos un parámetro de una lámina fibrosa, en un proceso para la fabricación continua de lámina fibrosa, donde las señales eléctricas son procesadas para proporcionar una salida de la medición, y donde la salida de la medición es retroalimentada al aparato (152, 143, 145, 146, 147) de producción, para proporcionar el control del proceso, y/o es alimentada hacia delante hacia un sistema (153) de evaluación de la calidad, para proporcionar el control de la calidad.

8. Un método según la reivindicación 7 para la medición en línea de al menos un parámetro de una lámina de material laminar no tejido.

9. Aparato de detección para uso en la medición de parámetros de una lámina fibrosa (70) , que comprende:

elementos ópticos (52, 54, 64, 66, 68) para dirigir un haz de radiación electromagnética hacia y a través de la lámina fibrosa, donde la radiación electromagnética que emerge desde la lámina fibrosa comprende radiación electromagnética directamente transmitida que constituye una radiación electromagnética sustancialmente transmitida directamente a través de la lámina fibrosa, y radiación electromagnética dispersa que constituye una radiación electromagnética dispersada por la interacción con la lámina fibrosa; un colector (74, 76) para recoger la radiación electromagnética dispersa; y al menos un detector (78) para detectar la radiación electromagnética recogida por el colector y para generar una señal eléctrica que represente la radiación recogida;

caracterizado por:

un dispositivo (56) de selección de longitudes de onda para seleccionar longitudes de onda de la radiación electromagnética, donde la gama de longitudes de onda del dispositivo de selección de longitudes de onda incluye la gama cercana al infrarrojo (NIR) de 1 - 2, 5 µm y se extiende más allá de la gama NIR hacia la gama media del infrarrojo (MIR) de 2, 5 - 5 µm, y donde el dispositivo de selección de longitudes de onda está configurado para seleccionar una longitud de onda en la gama media del infrarrojo (MIR) de 2, 5 - 5 µm; y un sistema óptico (72, 74, 76) para diferenciar la radiación electromagnética que emerge desde la lámina fibrosa entre dicha radiación electromagnética directamente transmitida y dicha radiación electromagnética dispersa, incluyendo dicho sistema óptico un elemento (72) de separación dispuesto en el camino de la radiación electromagnética directamente transmitida que emerge desde la lámina fibrosa, para crear un halo de radiación electromagnética dispersa, y un colector (74, 76) para recoger la radiación electromagnética dispersa en dicho halo de radiación electromagnética dispersa.

10. Aparato según la reivindicación 9, en el que el dispositivo de selección de longitudes de onda está configurado para seleccionar longitudes de onda que incluyen al menos una longitud de onda en la gama NIR y al menos una longitud de onda en la gama MIR.

11. Aparato según la reivindicación 9 o 10, en el que el elemento de separación comprende un detector para detectar la radiación electromagnética directamente transmitida.

12. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende además medios ópticos para dirigir la luz a detectar alejándola de un eje de transmisión directa a través de la lámina fibrosa para su detección.

13. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende además un colector y un detector para la radiación electromagnética que es reflejada y dispersada por la lámina fibrosa.

14. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que el dispositivo de selección de longitudes de onda está configurado para seleccionar diversas bandas de longitudes de onda discretas.

15. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, configurado para ser empleado en la medición en línea de al menos un parámetro de una lámina fibrosa en un sistema para la fabricación continua de lámina fibrosa, y que comprende un procesador para procesar las señales eléctricas y proporcionar una salida de la medición, y que comprende además al menos uno entre un sistema de retroalimentación que responde a la salida de la medición, para proporcionar una salida de control a una máquina de producción para proporcionar el control del proceso, y un sistema de alimentación hacia delante, que responde a la salida de la medición, para proporcionar una salida de control a una máquina de evaluación de la calidad para proporcionar el control de calidad.


 

Patentes similares o relacionadas:

DISPOSITIVO PORTABLE Y MÉTODO PARA LA ESTIMACIÓN NO INVASIVA DEL NIVEL DE GLUCOSA EN SANGRE, del 30 de Julio de 2020, de UNIVERSIDAD DE SEVILLA: El dispositivo comprende una unidad de medida con un módulo de medición del nivel de glucosa, un primer módulo de computación , para procesar datos de una primera […]

DISPOSITIVO PORTABLE Y MÉTODO PARA LA ESTIMACIÓN NO INVASIVA DEL NIVEL DE GLUCOSA EN SANGRE, del 23 de Julio de 2020, de UNIVERSIDAD DE SEVILLA: Dispositivo portable y método para la estimación no invasiva del nivel de glucosa en sangre. El dispositivo comprende una unidad de medida con un módulo […]

Análisis espectral del infrarrojo medio de un material heterogéneo fluente, del 27 de Noviembre de 2019, de FOSS ANALYTICAL A/S: Un procedimiento de determinación de componentes de una muestra de leche heterogénea fluente que comprende: obtener una muestra de leche heterogénea; […]

Imagen de 'Dispositivo para mediciones de absorción de radiación y método…'Dispositivo para mediciones de absorción de radiación y método para calibración del mismo, del 25 de Septiembre de 2019, de OPSIS AB: Un dispositivo para mediciones de absorción de radiación, que comprende, una fuente de radiación que emite radiación electromagnética que tiene una longitud […]

Procedimiento para determinar el estado de espín de compuestos de transición de espín, uso del procedimiento para leer datos digitales y medio de memoria óptica o magnetoóptica, del 10 de Julio de 2019, de TECHNISCHE UNIVERSITAT WIEN: Procedimiento para determinar el estado de espín de un compuesto de transición de espín por medio de radiación con luz en un dominio de longitudes de onda definido para […]

TRATAMIENTO CON CALOR DE ROPA DE LAVADO, del 20 de Junio de 2019, de BSH ELECTRODOMESTICOS ESPAÑA S.A.: Tratamiento con calor de ropa de lavado. Un dispositivo para controlar un tratamiento con calor de ropa de lavado comprende una fuente de luz que está configurada […]

Método para medir una respuesta de muestra espectral, del 9 de Mayo de 2019, de MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN E.V.: Método de medición de una respuesta espectral de una muestra , que comprende las etapas siguientes: - generar una luz de sonda que presenta […]

Sensor de humedad y procedimiento para la medición de humedad., del 1 de Mayo de 2019, de BAM BUNDESANSTALT FUR MATERIALFORSCHUNG UND -PRUFUNG: Procedimiento de medición de humedad para un sensor de fibra óptica 200, que comprende (a) proporcionar datos de medición de retrodispersión […]

Utilizamos cookies para mejorar nuestros servicios y mostrarle publicidad relevante. Si continua navegando, consideramos que acepta su uso. Puede obtener más información aquí. .